085 空晒对太阳能集热器工作效率影响测试研究.doc

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1、空晒对太阳能集热器工作效率影响测试研究中国建筑科学研究院张昕宇何涛郑瑞澄路宾李忠国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）黄祝连张磊邓昱摘要太阳能热水系统在建筑中应用的越来越普及，太阳能采暖和太阳能空调系统的工程应用近年来也有发展，由此带来了在非采暖季节和非空调季节太阳能集热器的空晒问题，笔者所在团队结合工作实际，对四种常见的太阳能集热器空晒前后的工作效率进行了测试,量化了空晒对集热器工作效率的影响，供设计人员参考。关键词空晒集热器工作效率太阳能采暖太阳能空调1问题的提出太阳能热水系统在建筑中应用

2、越来越普及，为了更好利用太阳能，太阳能采暖和太阳能空调系统在建筑中开始应用，由于采暖和空调具有季节性，而太阳能集热系统是全年吸收太阳能的，由此带来用热负荷与太阳能供热的不匹配性，会导致在非采暖季节和非空调季节太阳能集热器出于没有负荷消耗状态，导致太阳能集热器由闷晒状态到空晒状态。空晒过久会导致太阳能集热器的工作效率下降，导致太阳能系统不能充分发挥应有的节能效果，但是空晒如何影响太阳能集热器的工作效率过去没有定量的研究，因此，我们结合科研工作的实际情况，选取了四种厂家的太阳能集热器进行了空晒前后的

3、太阳能集热器效率测试，量化了空晒对太阳能集热器效率的影响，供广大设计人员在设计时参考。2测试方案制定在国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）接受委托测试的样品中，我们随机选择了四种类型的太阳能集热器，进行空晒前后的太阳能集热器工作效率的测试，样品来自不同的生产企业，类型涵盖平板型太阳能集热器，玻璃-金属封接式真空管型太阳能集热器，热管式真空管型太阳能集热器和U型管真空管型太阳能集热器。样品基本参数如下：平板型太阳能集热器盖板材料：玻璃吸热体材料：电镀黑铬盖板层数：1层盖板厚度：10mm采光面尺

4、寸：1950X940mm采光面积：1.83㎡总面积尺寸：2000X1000mm总面积；2㎡玻璃-金属封接式真空管型太阳能集热器（大热管）集热管根数：8根排列方式：竖单排采光面积：1.55m2总面积：1.99m2罩玻璃管：外径：Φ100mm结构尺寸：2000mm热管式真空管型太阳能集热器（小热管）集热管根数：16根排列方式：竖单排采光面积：1.62m2总面积：2.34m2罩玻璃管：外径：Φ58mm结构尺寸：1800mmU型管真空管型太阳能集热器集热管根数：16根排列方式：竖单排采光面积：1.62m

5、2总面积：2.34m2罩玻璃管：外径：Φ58mm结构尺寸：1800mm太阳能集热器工作效率的测试依据GB/T4271-2007《太阳能集热器热性能试验方法》，空晒参照欧洲标准EN12975-2《太阳能热水系统与部件—太阳能集热器--第二部分：测试方法》，测试所用仪表均经过计量检定。3测试过程根据国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）的工作安排，对四块样品进行了测试，样品最长的空晒时间为241天，最短空晒时间88天，空晒时太阳能集热器的安装倾角不同，测试期间，环境温度在24℃以上，详细的测试周期

6、及期间的气象参数汇总见表1。表1样品测试周期及测试气象参数汇总太阳能集热器类型平板型玻璃-金属封接式真空管型热管式真空管型U型管真空管型第一次热效率测试日期7月12日6月6日4月14日2月26日第二次热效率测试日期10月8日10月27日9月12日10月24日空晒测试期间太阳能总辐照量（MJ/m2）1170188714041954空晒测试期间平均环境温度（℃）25.224.226.724.3空晒持续时间（天）88143151241空晒期间平均日太阳辐照量（MJ/m2）13.613.29.38.14

7、太阳能集热器空晒前后的效率变化图1至图4为四种类型的太阳能集热器空晒前后的太阳能集热器效率曲线对比。从图1至图4可以看出，空晒之后所有集热器的热性能均有所下降。空晒前的太阳能集热器热效率满足国家标准要求，但空晒后的太阳能集热器热效率均达不到国家标准要求。空晒前：ηa=0.769－5.055Ti*空晒后：ηa=0.658－7.669Ti*图1平板型太阳能集热器空晒前后效率变化空晒前：ηa=0.752－2.462Ti*空晒后：ηa=0.737－4.015Ti*图2玻璃-金属封接式真空管型太阳能集热器

8、空晒前后效率变化空晒前：ηa=0.768－2.361Ti*空晒后：ηa=0.694－7.910Ti*图3热管式真空管型太阳能集热器空晒前后效率变化空晒前：ηa=0.738－2.444Ti*空晒后：ηa=0.620－6.438Ti*图4U形管型真空管型太阳能集热器空晒前后效率变化按采暖的工况计算空晒前后的集热器效率变化，如太阳能采暖系统的回水温度为40℃，环境温度按-5℃，太阳能辐照度按600W/㎡考虑，则归一化温差Ti*=0.08（㎡·K/W），计算得出四种类型的太阳能集热器空晒前后的太阳能集热